科技日報記者 楊侖
近日，記者從中國科學院東北地理與生態(tài)研究所了解到，該所在水體總懸浮顆粒物光譜預測研究中取得進展，相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊《Journal of Environmental Management》上，中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所王翔博士為第一作者，宋開山研究員為通訊作者。
據(jù)介紹，良好的水質(zhì)是人類社會發(fā)展的關(guān)鍵，總懸浮顆粒物（TSM）是一個關(guān)鍵的水質(zhì)參數(shù)，可以影響水的透明度、真光層深度和初級生產(chǎn)者，與水生態(tài)環(huán)境問題息息相關(guān)。傳統(tǒng)的水體TSM研究主要通過大量的野外調(diào)查，費時費力。與傳統(tǒng)的TSM分析相比，光譜和遙感技術(shù)在水體TSM估算研究中具有很大的優(yōu)勢。
任何基于衛(wèi)星影像的遙感估算都需要光譜特征分析，光譜研究是遙感制圖的基礎(chǔ)。針對TSM的遙感估算研究已有很多，大多都是以單波段或波段運算構(gòu)建的經(jīng)驗模型。光譜微分技術(shù)也被廣泛應用于水質(zhì)參數(shù)的預測，但都是一階微分或二階微分的整數(shù)階微分。盡管整數(shù)階微分被應用于多個領(lǐng)域，但也會導致一些光譜信息丟失和噪聲放大。
本研究以從全國103個湖泊水庫采集的392個水體樣本光譜數(shù)據(jù)為研究對象，在光譜微分技術(shù)可以有效預測TSM的基礎(chǔ)上，嘗試使用以0.25階為增量的分數(shù)階微分技術(shù)構(gòu)建TSM預測模型，可以彌補整數(shù)階微分的缺點，在任意階擴展，從而捕捉到更多的光譜變化信息。研究表明，分數(shù)階微分增強了對TSM響應的500-600nm和800nm處的光譜特征；分數(shù)階微分也提高了TSM與光譜信息的相關(guān)性；并且分數(shù)階微分提高了模型的預測能力，0.5階至1.25階的預測精度較高。本研究可為其他水質(zhì)參數(shù)預測和基于高光譜影像的水質(zhì)參數(shù)制圖提供參考。
該研究得到了國家重點研發(fā)項目和國家自然科學基金項目共同資助。
關(guān)鍵詞： 總懸浮顆粒物
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